WO2004077045A1 - 超音波検査方法および超音波検査治具 - Google Patents

超音波検査方法および超音波検査治具 Download PDF

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WO2004077045A1
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ultrasonic
inspected
probes
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Inventor
Manabu Hayakawa
Masahiko Kuroki
Original Assignee
The Tokyo Electric Power Company, Incorporated
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    • G01N29/04—Analysing solids
    • G01N29/043—Analysing solids in the interior, e.g. by shear waves
    • G—PHYSICS
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    • G01N2291/10—Number of transducers
    • G01N2291/102—Number of transducers one emitter, one receiver

Definitions

  • the present invention relates to an ultrasonic probe for transmitting an ultrasonic wave into an object to be inspected, receiving a reflected wave from the inside of the object to be inspected, and detecting a defect inside the object to be inspected.
  • ultrasonic inspection In power plants, ultrasonic inspection (UT) is performed to evaluate the soundness of plant components.
  • UT ultrasonic inspection
  • an ultrasonic probe hereinafter simply referred to as a probe
  • ultrasonic waves are transmitted from the probe to the inside of the inspected object.
  • it receives reflected waves from a defect site inside the inspection object and detects a defect inside the inspection object.
  • ultrasonic inspection is an oblique method in which ultrasonic waves are transmitted from a probe to a test object at a predetermined refraction angle, and reflected waves from a defective part are received by the probe to detect a defective part.
  • a direct-radiation method in which an ultrasonic wave is directly transmitted to a defect site using a single probe and a reflected wave from the defect site is directly received, or the ultrasonic wave from the probe is once inspected
  • a reflection method is used in which the light is reflected on the back surface of the body, transmitted to the defective portion, and the reflected wave from the defective portion is reflected on the back surface of the test object and received.
  • the evening tracing method in which one probe is used as a transmitting probe and the other probe is used as a receiver using two probes is also used (for example, an incorporated association.
  • Japan Non-Destructive Inspection Association “Non-Destructive Inspection Technology Series Ultrasonic Testing ⁇ ” 199 ⁇ 666 ⁇ 81).
  • S-wave flaw detection has been developed to enable ultrasonic inspection of the surface.
  • This S-wave flaw detection method uses a surface SH-wave probe that can oscillate an S-wave that propagates directly beneath the surface of the DUT and parallel to the surface of the DUT.
  • Super sound of weld The purpose of this test is to conduct a wave inspection and evaluate the presence or absence of defects in the fillet welds, such as steel frame welding. (Japan Non-Destructive Inspection Association “Non-destructive inspection and material evaluation”, VOL. 52, No. 1 Jan. 200 3 ⁇ 3, ⁇ 4).
  • this SH wave flaw detection method can detect the presence or absence of a defect in a fillet weld, it is an SH wave that propagates directly under the surface of the test object and parallel to the surface of the test object. It is difficult to evaluate the size of defects (thickness direction from the wall).
  • the couplant used for bringing the probe into contact with the object to be inspected has high viscosity, it is difficult to scan the probe, and the applicable field is limited.
  • various parts such as poiler pipes have spot welds, and the roots of the spot welds often have insufficient penetration. Fatigue cracks can propagate in the thickness direction and, in some cases, lead to penetration.
  • the SH wave inspection method is not suitable for ultrasonic inspection of the weld of the fillet weld of various equipment of the power plant.
  • the ultrasonic inspection that can evaluate the size of a defect do not allow the inspection part of the inspection object to be inspected. Since it is a fillet weld, there are cases where it is not possible to evaluate the size of defects due to geometric restrictions due to geometrical restrictions.
  • the ultrasonic inspection by the single reflection method using the single reflection method although it is difficult to generate an undetectable area, a large amount of noise is generated, which is a factor in erroneously evaluating the size of a defect.
  • Fig. 5 is an explanatory diagram of the ultrasonic inspection by the oblique method when the inspected part of the inspected body is a fillet weld
  • Fig. 5 (a) is an explanatory diagram of the direct-injection method of the one-probe method.
  • Fig. 5 (b) is an illustration of the single-reflection method using the single probe method
  • Fig. 5 (c) is an illustration of the tandem flaw detection method of the two probe method
  • Fig. 5 (d) is an illustration.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of a V-reflection method of the two-probe method.
  • a separate member 12 is welded to the DUT 11 with a spot welding method.
  • the probe 14 is brought into contact with the wall portion 13 to transmit the ultrasonic wave 16 at a predetermined refraction angle of zero.
  • the refraction angle is about 70 ° at the maximum, so when the defect 15 of the inspection site is small, In this case, an undetectable area where ultrasonic waves cannot enter the defect 15 occurs, and the probe 14 cannot receive the reflected wave. In other words, when the defect 15 of the inspection part is in the non-detectable area, the defect 15 cannot be detected.
  • an ultrasonic inspection is performed using the two-probe tandem flaw detection method with the root portion of the fillet welded portion 13 of the test object 11 as an inspection part.
  • two probes 14a and 14b are prepared, one of the probes 14a is brought into contact with the fillet portion 13 and the other is connected to the probe 14b.
  • the probe is placed at a distance from one probe 14a.
  • an ultrasonic wave 16 is transmitted from one of the probes 14a at a predetermined refraction angle of 0, and an ultrasonic wave 16 from the one of the probes 14a is transmitted by the other probe 14b. Will receive it.
  • the refraction angle is about 70 °. Therefore, when the defect 15 at the inspection site is small, the ultrasonic wave does not hit the defect 15. If an unacceptable area occurs and the defect 15 of the inspection site is within the flaw-detectable area, the defect 15 cannot be detected.
  • Fig. 5 (d) when the ultrasonic inspection is performed using the V-reflection method of the two-probe method with the root part of the weld 13 of the specimen 11 as the inspection part.
  • two probes 14a and 14b are to be placed with the inspection part interposed between them.
  • the probe 14a cannot be arranged on the surface of the object 11 to be inspected.
  • the tandem flaw detection method of the two-probe method is superior in that it does not include the '
  • the ratio of the undetectable area to the wall thickness becomes large, and the defect 15 can be detected by the ultrasonic inspection. Becomes narrower.
  • the test object 11 is a poyler tube
  • the wall thickness of the poirer tube is d
  • the leg length of the fillet welded portion 13 is a
  • the ultrasonic incidence point of the probe 14 is b
  • the depth is h
  • the refraction angle of the probe 14 is 0.
  • the depth h of the undetectable area is given by the following equation (1).
  • the leg length a of the fillet weld 13 is usually 5 mm or more in the case of a poiler tube, and the ultrasonic incident point b of the probe 14 is about 5 mm to 10 mm.
  • the refraction angle ⁇ of the probe 14 is 45 °, 60 °, or 70 °.
  • the minimum depth h of the undetectable area is (1) From the formula, it is about 3.64mm.
  • the thickness d of the poirer tube, which is the inspection object 11 is about 7 mm, so that the ratio of the undetectable area exceeds 50%, and the defect 15 cannot be properly detected.
  • An object of the present invention is to provide an ultrasonic inspection method and an ultrasonic inspection jig capable of accurately detecting the size of a defect with respect to an inspection site near a fillet welded portion of a test object. is there. Disclosure of the invention
  • two probes are arranged on a surface of an object to be inspected at a predetermined angle at substantially equal distances around an inspection site of the object to be inspected, and two probes are arranged.
  • Ultrasonic waves are transmitted from one of the probes so that the reflected wave reflected on the back side of the object to be inspected is directed to the inspection site, and transmitted from one of the probes to the back surface of the object to be inspected and the inspection position.
  • the ultrasonic wave reflected by the back surface of the test object is received by the other probe, and the inspection part of the test object is inspected based on the ultrasonic wave received by the other probe.
  • the ultrasonic inspection jig of the present invention includes a pair of jig bodies that respectively hold the probes so that the probes come into contact with the surface of the object to be inspected, and a pair of jig bodies that are automatically opened and closed. Hinge to adjust the angle between the probes centered on the inspection area of the object to be inspected, and a slide provided on the jig body to adjust the distance from the inspection area of the object to the inspection area to the probe And a holding member for holding the probe and engaging with the slide portion to attach the probe to the jig body.
  • the attachment between the holding member and the slide portion and the attachment between the holding member and the probe are freely adjustable with respect to the attachment surface.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram of a measurement result of the ultrasonic inspection by the ultrasonic inspection method according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram of an ultrasonic inspection jig according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram of the ultrasonic inspection by the oblique method when the inspection part of the inspected body is a fillet weld.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram of a measurement result of an ultrasonic inspection by a single reflection method using a single probe method.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram of the size of the undetectable area when an ultrasonic inspection is performed by the direct-beam method of one probe method.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram of an ultrasonic inspection method according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 (a) shows a root portion of a flat-walled welded portion 13 of a flat plate-shaped inspection object 11.
  • Fig. 1 (b) is a partially cut-away plan view seen from the direction of arrow A in Fig. 1 (a), and Fig. 1 (c). ) Is a partially cutaway side view seen from the direction of arrow B in FIG. 1 (a).
  • the two probes 14a and 14b are arranged on the surface of the test object.
  • the inspection area of the object 11 is substantially centered on the surface of the object 11
  • the two probes 14a and 14b are arranged equidistantly at a predetermined angle.
  • the reflected wave 16b reflected from one probe 14a on the back surface (point XI) of the DUT 11 is directed to the inspection site (defect 15). Transmit ultrasound 16a.
  • the reflected wave 16 b reflected on the back surface (point XI) of the test object 11 becomes a reflected wave 16 c on the inspection site (defect 15).
  • the inspection site (defect 15) of the inspection object 11 is inspected.
  • FIG. 2 is an explanatory view of a case where the ultrasonic inspection method according to the first embodiment of the present invention is applied to a cylindrical inspection object 11, and FIG. FIG. 2 (b) is a cross-sectional view taken along the line XX.
  • FIG. 2 the separate member 12 and the fillet weld 1 are shown. Illustration of 3 is omitted.
  • the inspection site (defect 15) of the test object 11 is centered on the surface of the cylindrical test object 11.
  • the two probes 14a and 14b are arranged at approximately the same distance and at a predetermined angle, and the back surface of the DUT 11 from one of the probes 14a (point XI)
  • the ultrasonic wave 16a is transmitted so that the reflected wave 16b reflected by the device is directed to the inspection site (defect 15).
  • the reflected wave 16 c reflected by the inspection site (defect 15) is reflected by the back surface (point X 2) of the test object 11, and the reflected wave 16 d is reflected by the other probe 14 b To receive.
  • the two probes 14 a and 14 b are arranged in a V-shape with respect to the fillet weld 13. Ultrasonic waves are transmitted from one of the probes 14a, and reflected waves 16c and 16d from the inspection site (defect 15) are received by the other probe 14b.
  • FIG. 3 is an explanatory view of a measurement result of an ultrasonic inspection by the ultrasonic inspection method according to the first embodiment of the present invention
  • FIG. 3 (a) shows a case where an object to be inspected is a flat plate
  • FIG. 3 (b) is an explanatory diagram of the measurement results when the test object is a pipe. It can be seen that the noise 17 is hardly mixed, and the magnitude of the reflected wave at the tip 15 a of the defect 15 and the root 15 b of the defect 15 is large. According to the first embodiment, it is possible to detect the defect 15 generated near the root portion of the fillet welded portion 13 of the inspection object 11 without generating a non-collectable area.
  • the method is particularly effective for an object 11 having a small thickness. Further, since the transmitted wave and reflected wave of the ultrasonic wave do not interfere with each other, generation of noise is suppressed, and the size of the defect 15 can be detected with high accuracy.
  • FIG. 4 is an explanatory view of an ultrasonic inspection jig according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 (a) is a perspective view, and FIG. FIG.
  • two probes 14 a and 14 b are arranged on the surface of the inspection object 11.
  • Ultrasonic inspection jig for 18 As shown in FIG. 4 (a), the ultrasonic inspection jig 18 has a pair of jig bodies 20 a and 20 b joined by hinges 19.
  • the pair of jig bodies 20 a and 20 b are The jig bodies 20a and 20b hold the respective probes 14a and 14b so that the probes 14a and 14b are in contact with the surface of the inspection object 11, respectively.
  • Holding parts 22a, 22b for holding the probes 14a, 14b on the slide part 21a, 2lb of b Force S are attached to hold the respective probes 14a, 14b .
  • the attachment of the holding members 22a, 22b to the slide portions 21a, 21b is performed by adjusting the attachment position with the attachments 23a, 23b. Further, the probes 14a, 14b are attached to the holding members 22a, 22b by adjusting tools 24a, 24b. As shown in FIG. 4 (a), the holding members 22a and 22b are arranged so that the probes 14a and 14b are located below the jig bodies 20a and 20b. When the probes 14a and 14b are arranged on the surface of the object 11 to be inspected, the jig bodies 20a and 20b are prevented from contacting the surface of the object 11 to be inspected. I have.
  • the holding members 22a and 22b are arranged such that the positions of the probes 14a and 14b are not parallel to the jig bodies 20a and 20b but are directed outward. They are arranged at a predetermined angle / 3. This prevents the apex of hinge 19 from overlapping the inspection site (defect 15).
  • the distance from the inspection site (defect 15) of the inspection object 11 to the probes 14a and 14b is adjusted.
  • the opening angle of the hinge 19 By adjusting the opening angle of the hinge 19, the angle ⁇ between the probes 14a and 14b centered on the inspection site (defect 15) of the inspection object 11 is adjusted.
  • the fittings 23a and 23b to the slide portions 21a and 21b and the holding member 22 are used.
  • the probes 14a and 14b are arranged in accordance with the curvature of the DUT 11 by rotating and adjusting the mounting positions of the adjusters 24a and 24b to the a and 22b.
  • the fixtures 23a and 23b for the slide portions 21a and 21b are used.
  • the mounting position of the adjusters 24a and 24b is used to the holding members 22a and 22b.
  • the probe of Japanese Patent Application No. 2003-9-170 has a structure in which the probe itself has flexibility and has various curvatures. It can be arranged so that there is no gap between them.
  • the probes 14a and 14b may be attached to the jig body 20a and 20b. Even in this case, in a state where the probes 14a and 14b are arranged on the surface of the object 11 to be inspected, the jig bodies 20a and 20b are positioned on the surface of the object 11 to be inspected. The probes 14a and 14b will be attached so that they do not touch the surface.
  • the probe can be arranged according to the curvature.
  • the ultrasonic inspection can be appropriately performed on the welded portion of the inspected body 11 having a curvature.
  • the present invention it is possible to detect the size of a defect in a thin-walled portion welded portion from one side near the thinned-out portion welded portion without generating an undetectable area.
  • the generation of noise can be suppressed without interference between the transmitted wave and the reflected wave of the ultrasonic wave, and the size of the defect can be accurately detected.
  • boiler tubes are replaced with consideration for their service life based on past performance, taking into account their service life.Boiler tubes that do not have defects are not replaced as soon as possible with a view to safety. Unnecessary costs can be prevented.

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Abstract

　被検査体１１の表面上に被検査体１１の検査部位を中心としてほぼ等距離で所定の角度を保って２個の探触子１４ａ、１４ｂを配置し、一方の探触子１４ａから被検査体１１の裏面で反射する反射波が検査部位に向くように超音波を送信し、一方の探触子１４ａから送信されて被検査体１１の裏面、検査部位および被検査体１１の裏面で反射された超音波を他方の探触子１４ｂで受信し、他方の探触子１４ｂで受信した超音波に基づいて被検査体１１の検査部位を検査する。

Description

明細書 超音波検査方法および超音波検査治具 技術分野
本発明は、被検査体内部へ超音波を送信し被検査体内部からの反射波を受信 して被検査体内部の欠陥を検出するための超音波探触子に関する。 背景技術
発電プラントにおいては、プラント構成機器の健全性を評価するために超 音波検査 （UT) が実施されている。 例えば、 蒸気管や給排水管は、 被検査体 である配管の表面に超音波探触子 （以下単に探触子という） を設置し、 探触子 から被検査体内部に超音波を送信して、被検査体内部の欠陥部位からの反射波 を受信し、 被検査体内部の欠陥を検出するようにしている。
一般に、 超音波検査は、 探触子から被検査体に対して所定の屈折角で超音波 を送信し、欠陥部位からの反射波を探触子で受信して欠陥部位を検出する斜角 法で行われる。 例えば、 1個の探触子を用いて直接的に欠陥部位に超音波を送 信し欠陥部位からの反射波を直接的に受信する直射法や、探触子からの超音波 を一旦被検査体の裏面で反射させて欠陥部位に送信し、欠陥部位からの反射波 を被検査体の裏面で反射させて受信する反射法が用いられる。 また、 2個の探 触子を用いて、 一方の探触子を送信用探触子として使用し、 他方の探触子を受 信用として使用する夕ンデム探傷法も用いられる (例えば、 社団法人 日本非 破壊検査協会 「非破壊検查技術シリーズ 超音波探傷試験 Π」 1 9 9 0 ρ 6 6 ρ 8 1 ) 。
また、探触子から被検査体に対して所定の屈折角で超音波を送信する斜角法 では、 被検査体の表面部の欠陥部位が検査できない場合があることから、 被検 查体の表面を超音波検査できる S Η波探傷法が開発されている。 この S Η波探 傷法は、被検査体の表面直下を被検査体表面に平行に伝搬する S Η波を発振で きる表面 S H波探触子を用い、建築業界の鉄骨溶接などのスミ肉溶接部の超音 波検査を行うものであり、鉄骨溶接などのスミ肉溶接部の欠陥の有無を評価す るものである （社団法人 日本非破壊検査協会 「非破壊検査 検査と材料評 価」 V O L . 5 2， N o . 1 J a n . 2 0 0 3 ρ 3、 ρ 4 ) 。
ところが、 この S H波探傷法ではスミ肉溶接部の欠陥の有無は検出できる が、 被検査体の表面直下を被検査体表面に平行に伝搬する S H波であるため、 欠陥の深さ方向 （表面からの肉厚方向） の欠陥の大きさの評価をすることが困 難である。 また、 探触子を被検査体に接触させる場合に使用する接触媒質の粘 性が高いので探触子の走査が難しく、 適用される分野が限定されている。 発電プラントにおいては、 例えば、 ポイラ管を始め様々の機器にスミ肉溶接 部が存在し、そのスミ肉溶接部のルー卜部には溶け込み不足が発生する場合が 多く、 これを起点として母材の肉厚方向に疲労き裂が進展し、 場合によっては 貫通に至る可能性がある。 このことから、 欠陥の有無だけでなく欠陥の肉厚方 向の大きさを評価できることが望まれる。 従って、 発電プラントの各種機器の スミ肉溶接部の超音波検査には S H波探傷法は不向きである。
一方、 欠陥の大きさを評価できる超音波検査として、 汎用的に用いられてい る一探触子法の直射法や二探触子法のタンデム採傷法では、被検査体の検査部 位がスミ肉溶接部であることから幾何的な制約があり 探傷不能領域が生じて 欠陥の大きさを評価できない場合がある。 また、一探触子法の一回反射法によ る超音波検査では、 探傷不能領域が生じ難いものの、 ノイズが多く発生し欠陥 の大きさを誤って評価する一因となる。
第 5図は被検査体の検査部位がスミ肉溶接部である場合の斜角法による超 音波検査の説明図であり、 第 5図 （a ) は一探触子法の直射法の説明図、 第 5 図 （b ) は一探触子法の一回反射法の説明図、 第 5図 （c ) は二採触子法のタ ンデム探傷法の説明図、第 5図（d )は二探触子法の V反射法の説明図である。 第 5図 （ a ) に示すように、 被検査体 1 1に別部材 1 2がスミ肉溶接で溶接 されており、一探触子法の直射法にて、 被検査体 1 1のスミ肉溶接部 1 3のル 一ト部を検査部位として超音波検査する場合を考える。 まず、 探触子 1 4をス ミ肉部 1 3に当接させ超音波 1 6を所定の屈折角 0で送信することになる。通 常、屈折角は最大で 7 0 ° 程度であるので検査部位の欠陥 1 5が小さい場合に は超音波が欠陥 1 5に入射できない探傷不能領域が生じ、探触子 1 4はその反 射波を受信することができない。すなわち、検査部位の欠陥 1 5が探傷不能領 域内である場合には欠陥 1 5を検出することができない。
また、 第 5図 （b ) に示すように、 一探触子法の一回反射法にて、 被検査体 1 1のスミ肉溶接部 1 3のルート部を検査部位として超音波検査する場合に は、 探傷不能領域が生じ難いが、 探触子 1 4と欠陥 1 5との距離が長くなり、 超音波の送信波と反射波とが干渉することがあるので、ノィズが多く発生し検 查精度が落ちる。ノイズの大きさによっては検出不能になったり欠陥 1 5の大 きさを誤つて評価したりすることがある。
第 6図は、一探触子法の一回反射法による超音波検査の測定結果の説明図で あり、 第 6図 （a ) は被検査体が平板である場合の測定結果の説明図、 第 6図 ( b ) は被検査体が配管の場合の測定結果の説明図である。欠陥 1 5の先端部 1 5 aおよび欠陥 1 5の根本部 1 5 bでの反射波の大きさが大きくなつてい ることが分かるが、 ノイズ 1 7も混入している。
次に、 第 5図 （c ) に示すように、 二探触子法のタンデム探傷法にて、 被検 査体 1 1のスミ肉溶接部 1 3のルート部を検査部位として超音波検査する場 合には、 2個の探触子 1 4 a、 1 4 bを用意し、 一方の探触子 1 4 aをスミ肉 部 1 3に当接させ、他方の探触子 1 4 bを一方の探触子 1 4 aと距離を保って 配置する。そして、 一方の探触子 1 4 aから超音波 1 6を所定の屈折角 0で送 信し、他方の探触子 1 4 bで一方の探触子 1 4 aからの超音波 1 6を受信する ことになる。この場合も、一探触子法の直射法の場合と同様に、屈折角は 7 0 ° 程度であるので検査部位の欠陥 1 5が小さい場合には超音波が欠陥 1 5に当 たらない探傷不能領域が生じ、検査部位の欠陥 1 5が探傷不能領域内である場 合には欠陥 1 5を検出することができない。
第 5図 （d ) に示すように、 二探触子法の V反射法にて、 被検査体 1 1のス ミ肉溶接部 1 3のル一ト部を検査部位として超音波検査する場合には、検査部 位を挟んで 2個の探触子 1 4 a、 1 4 bを配置することになるが、被検査体 1 1に別部材 1 2をスミ肉溶接しているので、一方の探触子 1 4 aを被検査体 1 1の表面に配置することができない。 'を含まないという点では二探触子法のタンデム探傷法が優れている が探傷不能領域が生じる。特に、 ポイラ管のように肉厚が薄い被検査体 1 1を 超音波検査する場合には、 肉厚に対して探傷不能領域の比率が大きくなり、 超 音波検査で欠陥 1 5を検出できる範囲が狭くなる。第 7図は一探触子法の直射 法で超音波検査をした場合の探傷不能領域の大きさの説明図である。 いま、 被 検査体 1 1はポイラ管であるとし、 ポイラ管の肉厚を d、 スミ肉溶接部 1 3の 脚長を a、 探触子 1 4の超音波入射点を b、 探傷不能領域の深さを h、 探触子 14の屈折角を 0とする。 この場合の探傷不能領域の深さ hは下記の （1) 式 で示される。
h= (a + b) / ϊ & η θ … （1)
スミ肉溶接部 1 3の脚長 aはポイラ管の場合には通常 5 mm以上であり、探 触子 1 4の超音波入射点 bは 5mm〜l 0 mm程度である。 また、 探触子 1 4 の屈折角 Θは 45° 、 6 0° 、 70° のものがある。 この条件の下で探傷不能 領域の深さ hを最小にするための条件、 a= 5mm、 b= 5mm、 0 = 7 0° を選択すると、 探傷不能領域の最小の深さ hは (1) 式から、 約 3. 64mm となる。一方、被検査体 1 1であるポイラ管の肉厚 dは 7 mm程度であるので、 探傷不能領域の比率は 50 %を超えてしまい、欠陥 1 5の適正な検出ができな い。
このように、 スミ肉溶接部の欠陥部位を超音波検査しょうとした場合には、 一探触子法の直射法や二探触子法のタンデム採傷法では採傷不能領域が生じ、 また、 一探触子法の一回反射法による超音波検査では、 ノイズが多く発生し欠 陥の大きさを精度良く検出することが難しい。 また、 二探触子法の V反射法で は、 一方の探触子を被検査体の表面に配置することができないので、 超音波検 査を行うことができない。
本発明の目的は、 被検査体のスミ肉溶接部の近傍の検査部位に対して、 精度 良く欠陥の大きさを検出することができる超音波検査方法および超音波検査 治具を提供することである。 発明の開示 本発明の超音波検査方法は、被検査体の表面上に前記被検査体の検査部位を 中心としてほぼ等距離で所定の角度を保って 2個の探触子を配置し、 2個の探 触子の一方の探触子から被検査体の裏面で反射する反射波が検査部位に向く ように超音波を送信し、 一方の探触子から送信されて被検査体の裏面、検査部 位および被検査体の裏面で反射された超音波を他方の探触子で受信し、他方の 探触子で受信した超音波に基づいて被検査体の検査部位を検査することを特 徴とする。
そして、本発明の超音波検査治具は、 被検査体の表面上に探触子が接触する ようにそれぞれ探触子を保持する一対の治具本体と、一対の治具本体を開閉自 在に接合し被検査体の検査部位を中心とした探触子間の角度を調節する蝶番 と、治具本体に設けられ被検査体の検査部位から探触子までの距離を調節する ためのスライド部と、探触子を保持しスライド部と係合して採触子を治具本体 に取り付けるための保持部材とを備えたことを特徴とする。
さらに、好ましくは、保持部材とスライド部との取り付けおよび保持部材と 探触子との間の取り付けは、 取り付け面に対して回転調整自在とする。 図面の簡単な説明
第 1図は、 本発明の第 1の実施の形態に係る超音波検査方法の説明図であ る。
第 2図は、本発明の第 1の実施の形態に係る超音波検査方法を円筒形状の被 検査体に適用した場合の説明図である。
第 3図は、本発明の第 1の実施の形態に係る超音波検査方法による超音波検 査の測定結果の説明図である。
第 4図は、 本発明の第 2の実施の形態に係る超音波検査治具の説明図であ る。
第 5図は、被検査体の検査部位がスミ肉溶接部である場合の斜角法による超 音波検査の説明図である。
第 6図は、一採触子法の一回反射法による超音波検査の測定結果の説明図で ある。 第 7図は、一探触子法の直射法で超音波検査をした場合の探傷不能領域の大 きさの説明図である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の形態を説明する。第 1図は本発明の第 1の実施の形態 に係る超音波検査方法の説明図であり、 第 1図 （a) は平板の被検査体 1 1の スミ肉溶接部 1 3のルート部を検査部位として超音波検査する場合の一部切 り欠き正面図、 第 1図 （b) は第 1図 （a) の矢印 A方向から見た一部切り欠 き平面図、 第 1図 （c) は第 1図 （a) の矢印 B方向から見た一部切り欠き 側面図である。
第 1図 （a) に示すように、 平板の被検査体 1 1に別部材 12がスミ肉溶接 で溶接されており、そのスミ肉溶接部 13のルート部を検査部位として超音波 検査する場合について説明する。 まず、被検査体の表面上に 2個の探触子 14 a、 14bを配置する。 すなわち、 第 1図 （b) に示すように、 被検査体 1 1 の表面上に被検査体 1 1の検査部位 (第 1図 (b) では欠陥 1 5の位置) を中 心として、 ほぼ等距離で所定の角度ひを保って 2個の探触子 14 a、 14bを 配置する。
次に 第 1図 （c) に示すように、 一方の探触子 14 aから被検査体 1 1の 裏面 （XI点） で反射する反射波 16 bが検査部位 （欠陥 15) に向くように 超音波 16 aを送信する。 被検査体 1 1の裏面 （XI点） で反射した反射波 1 6 bは、 検査部位 (欠陥 1 5) で反射して反射波 16 cとなり、 さらに、 被検 査体 1 1の裏面（X2点）で反射して反射波 16 dとなって他方の探触子 14 bで受信される。 そして、他方の探触子 14 bで受信した超音波に基づいて被 検査体 1 1の検査部位 （欠陥 15) を検査することになる。
以上の説明は、被検査体 1 1が平板である場合について説明したが、配管の ように円筒形状である被検査体 1 1に対しても適用できる。第 2図は、 円筒形 状の被検査体 1 1に本発明の第 1の実施の形態に係る超音波検査方法を適用 した場合の説明図であり、 第 2図 （a) は一部切り欠き斜視図、 第 2図 （b) は Y— Y'線での断面図である。第 2図では別部材 12およびスミ肉溶接部 1 3の図示を省略している。 この場合も、 第 1図に示した平板の被検査体 1 1の 場合と同様に、 円筒形状の被検査体 1 1の表面上に被検査体 1 1の検査部位 (欠陥 1 5 ) を中心として、 ほぼ等距離で所定の角度ひを保って 2個の探触子 1 4 a、 1 4 bを配置し、 一方の探触子 1 4 aから被検査体 1 1の裏面 （X I 点） で反射する反射波 1 6 bが検査部位 （欠陥 1 5 ) に向くように超音波 1 6 aを送信する。 これにより、 検査部位 （欠陥 1 5 ) で反射した反射波 1 6 cを 被検査体 1 1の裏面 （X 2点） で反射し、 その反射波 1 6 dを他方の探触子 1 4 bで受信する。
このように、 本発明の第 1の実施の形態に係る超音波検査方法では、 2個の 探触子 1 4 a、 1 4 bをスミ肉溶接部 1 3に対して V字型に配置し、 一方の探 触子 1 4 aから超音波を送信し、 検査部位 （欠陥 1 5 ) からの反射波 1 6 c、 1 6 dを他方の探触子 1 4 bで受信する。
第 3図は、本発明の第 1の実施の形態に係る超音波検査方法による超音波検 査の測定結果の説明図であり、 第 3図 （a ) は被検査体が平板である場合の測 定結果の説明図、 第 3図 （b ) は被検査体が配管の場合の測定結果の説明図で ある。 ノイズ 1 7も混入がほとんどなく、 欠陥 1 5の先端部 1 5 aおよび欠陥 1 5の根本部 1 5 bでの反射波の大きさが大きくなつていることが分かる。 第 1の実施の形態によれば、被検査体 1 1のスミ肉溶接部 1 3のルート部近 傍に発生した欠陥 1 5を採傷不能領域が生じることなく検出できる。探傷不能 領域が生じないので、 特に、 肉厚が薄い被検査体 1 1に対して有効である。 ま た、超音波の送信波と反射波とが干渉することがないのでノィズの発生が抑制 でさ、 欠陥 1 5の大きさも精度良く検出できる。
次に、 本発明の第 2の実施の形態を説明する。第 4図は本発明の第 2の実施 の形態に係る超音波検査治具の説明図であり、 第 4図 （a ) は斜視図、 第 4図 ( b ) は被検査体に配置した場合の平面図である。 この第 2の実施の形態は、 第 1の実施の形態の超音波検査方法を実現するために、 2個の探触子 1 4 a、 1 4 bを被検査体 1 1の表面に配置するための超音波検査治具 1 8である。 第 4図 （a ) に示すように、 超音波検査治具 1 8は、 蝶番 1 9で接合された 一対の治具本体 2 0 a、 2 0 bを有する。 一対の治具本体 2 0 a、 2 0 bは、 被検査体 11の表面上にそれぞれ探触子 14 a、 14 bが接触するように、 そ れぞれの探触子 14 a、 14 bを保持するものであり、 治具本体 20 a、 20 bのスライド部 21 a、 2 l bに、 探触子 14 a、 14bを保持するための保 持部材 22 a、 22 b力 S取り付けられて、 それぞれの探触子 14 a、 14 bを 保持する。
保持部材 22 a、 22 bのスライド部 21 a、 21 bへの取り付けは、 取付 具 23 a、 23 bにより、取り付け位置を調整することにより行われる。また、 探触子 14 a、 14 bの保持部材 22 a, 22 bへの取り付けは、 調整具 24 a、 24 bで行われる。 保持部材 22 a、 22 bは、 第 4図 （a) に示すよう に、探触子 14 a、 14 bが治具本体 20 a、 20 bの下方に位置するように、 探触子 14 a、 14bを保持しており、 被検査体 11の表面に探触子 14 a、 14 bを配置した状態では、 治具本体 20 a、 20 bが被検査体 11の表面に 接触しないようにしている。
また、 第 4図（b) に示すように、保持部材 22 a、 22 bは探触子 14 a、 14bの位置が治具本体 20 a、 20 bに対して平行ではなく外側方向に向け て所定の角度 /3をもって配置されている。 これにより、 蝶番 19の頂点が検査 部位 (欠陥 15) と重複することを避けるようにしている。
そして、 保持部材 22 a、 22 bのスライド部 21 a、 21 bへの取り付け 位置を調整することにより、 被検査体 11の検査部位 （欠陥 15) から探触子 14 a、 14 bまでの距離を調節し、蝶番 19の開度ァを調節することにより、 被検査体 11の検査部位 （欠陥 15) を中心とした探触子 14 a、 14 b間の 角度 αを調節する。
また、 配管など曲率のある被検査体 11上に、 探触子 14 a、 14 bを配置 する場合には、 スライド部 21 a、 21 bへの取付具 23 a、 23 bおよび保 持部材 22 a、 22 bへの調整具 24 a、 24 bの取付位置を回転調節するこ とにより、 被検査体 11の曲率に合わせて探触子 14 a、 14bを配置する。 一方、探触子として、本出願人の先の特許出願（特願 2003— 9170号） の探触子を用いる場合には、 スライド部 21 a、 21 bへの取付具 23 a、 2 3 bおよび保持部材 22 a、 22 bへの調整具 24 a、 24bの取付位置を回 転調節する必要がない。 すなわち、 特願 2 0 0 3— 9 1 7 0号の探触子は、 探 触子自体が柔軟性を有し、 様々な曲率を有した被検査体に対して、 被検査体 1 1との間に隙間が生じないように配置できるものである。
従って、 この探触子 1 4 a、 1 4 bを使用する場合には、 回転調整ができる 取付具 2 3 a、 2 3 bや調整具 2 4 a、 2 4 bを用いる必要がなく、 直接的に 治具本体 2 0 a、 2 0 bに探触子 1 4 a、 1 4 bを取り付けるようにして良い。 なお、 この場合においても、 被検査体 1 1の表面に探触子 1 4 a、 1 4 bを配 置した状態では、 治具本体 2 0 a、 2 0 bが被検査体 1 1の表面に接触しない ように、 探触子 1 4 a、 1 4 bを取り付けることになる。
第 2の実施の形態によれば、被検査体 1 1が平板でない配管など曲率のある 被検査体 1 1であっても、その曲率に合わせて探触子を配置することができる ので、配管など曲率のある被検査体 1 1のスミ肉溶接部に対して適正に超音波 検査を行うことができる。 産業上の利用可能性
以上述べたように、 本発明は、 被検査体のスミ肉溶接部近傍の一方側から、 探傷不能領域が生じることなくスミ肉部溶接部の欠陥の大きさを検出するこ とができるので、超音波の送信波と反射波とが干渉することがなくノイズの発 生が抑制でき、 欠陥の大きさも精度良く検出できる。
また、 配管など曲率のある被検査体のスミ肉溶接部に対しても、 2個の探触 子を被検査体のスミ肉溶接部近傍の一方側から保持できるので、配管など曲率 のある被検査体のスミ肉溶接部に対しても適正に超音波検査を行うことがで きる。
これにより、発電ブラン卜の設備の劣化及び損傷程度を正確に評価すること ができるので、 設備の交換時期を適正に判断できる。 例えば、 ポイラ管は過去 の実績から使用期間を考慮に入れ安全性を見込んで交換しているが、欠陥の発 生していないボイラ管を安全性を見込んで早期に交換をすることがなくなり、 無用なコストの発生を防止できる。

Claims

請求の範囲 被検査体の表面上に前記被検査体の検査部位を中心としてほぼ等距離で所 定の角度を保って 2個の探触子を配置し、 前記 2個の探触子の一方の探触 子から前記被検査体の裏面で反射する反射波が前記検査部位に向くように 超音波を送信し、 前記一方の探触子から送信されて前記被検査体の裏面、 前記検査部位および前記被検査体の裏面で反射された超音波を他方の探触 子で受信し、 前記他方の探触子で受信した超音波に基づいて前記被検査体 の検査部位を検査することを特徴とする超音波検査方法。
被検査体の表面上に探触子が接触するようにそれぞれ前記探触子を保持す る一対の治具本体と、 前記一対の治具本体を開閉自在に接合し前記被検査 体の検査部位を中心とした前記探触子間の角度を調節する蝶番と、 前記治 具本体に設けられ前記被検査体の検査部位から前記探触子までの距離を調 節するためのスライド部と、 前記探触子を保持し前記スライド部と係合し て前記探触子を前記治具本体に取り付けるための保持部材とを備えたこと を特徴とする超音波検査治具。 .
前記保持部材と前記スライド部との取り付けおよび前記保持部材と前記探 触子との間の取り付けは、 取り付け面に対して回転調整自在としたことを 特徴とする請求項 2記載の超音波検査治具。
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